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微波萃取的原理與優(yōu)勢
閱讀：5522發(fā)布時間：2008-2-26
一、微波原理
微波是指頻率為300到300 000MHz 的電磁波,，介于紅外線和無線電波之間,。民用微波頻率一般采用2450MHz，所對應能量大約為0.96J/mol,，能級屬于范德華力（分子間作用力）的范疇,，與化合物鍵能相差甚遠,。USEPA通過對17種稠環(huán)芳香碳氫化合物、14種苯酚類化合物,、8種堿性,、中性化合物以及20種有機農(nóng)藥的研究認證了微波萃取法不會破壞任何被測分析物的分子結(jié)構(gòu)。
微波與物質(zhì)相互作用主要是兩種方式：極性分子（如H2O）在微波電磁場中快速旋轉(zhuǎn)和離子在微波場中的快速遷移,，從而相互摩擦而發(fā)熱,。微波加熱方式與傳統(tǒng)加熱方式不同，微波將能量直接作用于被加熱物質(zhì),，空氣和器皿基本上不會損耗微波能量,，這保證了能量的快速傳遞和充分利用。
二,、微波萃取的概念
微波萃取技術(shù)起步較微波消解技術(shù)晚,，還處于初始階段。微波消解應用得到充分驗證以后,，N. Gedye等人于1986年將微波技術(shù)應用于有機化合物萃取,，他們把將樣品放于普通家用微波爐中，通過功率/時間模式激發(fā)微波,，幾分鐘就能萃取得到了傳統(tǒng)加熱需要幾個小時甚至十幾個小時才能得到的分析物,。從此微波輻射技術(shù)應用研究激發(fā)了人們的興趣，逐漸從消解應用發(fā)展到了萃取應用,。上世紀90年代,，由美國CEM公司和加拿大環(huán)境保護部經(jīng)過多年的研究，開發(fā)了新一代的微波萃取系統(tǒng),，該系統(tǒng)采用了能量zui小化技術(shù),，有效的防止了萃取物的分解，并提高了萃取回收率和重現(xiàn)行,，并經(jīng)過美國加州環(huán)保局認證后,，批準其作為*標準萃取儀器。微波萃取技術(shù)的成功應用,，因此微波萃取技術(shù)被美國環(huán)保局（USEPA）認定為標準方法EPA3546,，應用于環(huán)境樣品中揮發(fā)性有機物和半揮發(fā)性有機物的萃取，也被ASTM采用為標準萃取方法,。微波萃取技術(shù)現(xiàn)已廣泛應用到土壤分析,、化工、食品,、香料,、中草藥和化妝品等領域。
的CEM EXPLORER自動聚焦耦合單模微波萃取技術(shù)在形態(tài)分析的成功使用已證明,，1）它解決了ASE技術(shù)太高的壓力下出現(xiàn)的瞬時高溫引起的分子結(jié)構(gòu)分解和破壞的隱患,，因此無法進行形態(tài)分析的萃取反應使用,。2）它也解決了多模微波如家用微波爐腔體積可做到很大，但是頻率和功率分布極不穩(wěn)定,，微波密度只有25-30W/L,，因此多模技術(shù)無法解決萃取反應條件的定量耦合，尤其不適合微量的小型反應,。三,、微波萃取優(yōu)勢
1. 微波萃取被譽為“綠色分析化學”。是因為微波萃取試劑用量少,，節(jié)能,、省時，污染小,。使用更少的溶劑,，更快的時間，更好的回收率,，處理批量大,，萃取效率高， CEM在微波化學取得多達300項的,。而且除了MARS以上的優(yōu)點,，推出了*的耦合能力的聚焦微波新技術(shù),。已取得許多的重要突破,，它特別的優(yōu)勢在于：
1）選擇性好。
不同物質(zhì)微波作用下的極性耦合特征和表現(xiàn)是不同的,，微波萃取利用試劑,、化學物質(zhì)和基體之間的極性區(qū)別，在不同的耦合條件下產(chǎn)生分子的運動差異,，迅速把目標化合物從基體分離出來,，微波萃取過程中由于可以對萃取物質(zhì)中不同組份進行選擇性的加熱，因而能使目標物質(zhì)直接從基體中分離,。
2）加熱效率高,，
微波激發(fā)極性分子，智能化系統(tǒng)和溫壓推升控制反應過程,，實現(xiàn)了快速*的溶劑萃取樣品制備,。可以避免長時間高溫引起樣品分解,。有利于萃取熱不穩(wěn)定物質(zhì),，并且通過CARBOFLON加熱和極化非極性試劑，升溫不受極性影響：
3）不會破壞被測分析物分子結(jié)構(gòu)
的微波萃取技術(shù)已證明,，微波萃取可避免太高的溫壓（如ASE技術(shù)）下分子結(jié)構(gòu)分解和破壞的隱患,。EPA通過對17種稠環(huán)芳香碳氫化合物,、14種苯酚類化合物、8種堿/中性化合物和20種有機農(nóng)藥的研究,，認為CEM微波萃取并未破壞被測物的分子結(jié)構(gòu)（引自EPA對MARSX的評價報告）,。
4）無需樣品干燥前處理。使用更少的溶劑,，更快的時間,，更好的回收率。
USEPA委托加州EPA對CEM的儀器進行*評估后,，批準其作為EPA3546方法*的標準儀器,。得到USEPA、FDA,、AOAC,、CAS、ASTM認可,。
5）萃取結(jié)果不受物質(zhì)水分含量影響,，回收率高。
EPA3545指出樣品含水量將會嚴重影響ASE萃取回收率,，因此要求進行嚴格的干燥前處理,。通常采用硫酸鈉或冷凍方法，易導致半揮發(fā)及揮發(fā)性分析物損失,。而微波萃取回收率不受水含量影響,，EPA對CEM儀器的評價報告證明EPA3546微波萃取可免除樣品干燥前處理，因此對基體影響比其他的萃取技術(shù)更小,。
6）處理量大
處理量大 批處理量達到48-96個/批,，可進行固體半固體的萃取。目前已成熟的溶劑萃取方法都可用微波快速溶劑萃取法進行,。通常極性樣品采用極性溶劑,，如甲醇、丙酮等;非極性的樣品用非極性溶劑如正已烷等,，采用混合溶劑可得到更為理想的效果,。2．微波萃取和其它方法的比較
| | 索氏提取 | 超聲波萃取 | 微波萃取 | 超臨界流體萃取 | ASE萃取 |
| 時間 | 24-48h | 30-60min | 4-20min | 30-60min | 15min |
| 溫壓強度 | 低 | 低 | 低 | 高 | 高 |
| 預分離 | 不過濾 | 過濾和溶劑蒸發(fā) | 洗脫／不過濾 | 不過濾 | 不過濾 |
| 溶劑用量 | 大 | 大 | 小 | 小 | 大 |
| 費用 | 低 | 低 | 高 | 高 | 高 |
| 工作強度 | 大 | 大 | 低 | 低 | 低 |
| 污染程度 | 大 | 大 | 小 | 小 | 小 |
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